DE102021104789A1

DE102021104789A1 - air compressor unit

Info

Publication number: DE102021104789A1
Application number: DE102021104789.7A
Authority: DE
Inventors: Holger Puff
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2021-03-01
Filing date: 2021-03-01
Publication date: 2022-09-01

Abstract

Es wird eine Luftpressereinheit, umfassend einen Luftpresser mit einem Gehäuse, vorgeschlagen, in dem zumindest abschnittsweise ein Kühlkanal eines Kühlers angeordnet ist, wobei der Luftpresser über einen Antrieb antreibbar ist, so dass im Förderbetrieb über einen Ansaugkanal Umgebungsluft angesaugt und über einen Auslasskanal verdichtete Luft bereitgestellt wird.Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Kühler der Luftpressereinheit über ein Ventil mit einem Kühlsystem koppelbar ist. Nur während der Förderphase ist eine Kühlung des Luftpressers notwendig. Eine Entkopplung des Kühlers reduziert die Leitungswiderstände, so dass die Pumpenleistung reduziert werden kann.An air compressor unit is proposed, comprising an air compressor with a housing, in which a cooling duct of a cooler is arranged at least in sections, wherein the air compressor can be driven via a drive, so that during delivery operation ambient air is sucked in via an intake duct and compressed air is provided via an outlet duct According to the invention, it is proposed that the cooler of the air compressor unit can be coupled to a cooling system via a valve. Cooling of the air compressor is only necessary during the pumping phase. Decoupling the cooler reduces the line resistance so that the pump output can be reduced.

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftpressereinheit zur Bereitstellung von Druckluft, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine oder mehrere Verdichterstufen, die über eine Antriebswelle antreibbar ist, und ein Gehäuse mit einem Kühlkanal, durch den ein Kühlmedium förderbar ist.The invention relates to an air compressor unit for providing compressed air, in particular for a motor vehicle, comprising one or more compressor stages which can be driven via a drive shaft, and a housing with a cooling duct through which a cooling medium can be conveyed.

Luftpressereinheiten dienen der Kompression von Gasen, meist Luft, die als Arbeitsmedium zum Betrieb verschiedenster Aggregate genutzt werden sollen. Im Betrieb wird von dem Luftpressers komprimierter Luft bzw. Druckluft bereitgestellt und in ein Druckluftsystem eingespeist, bis ein Druckluftbehälter ausreichend befüllt ist, also ein vorgebbares Druckniveau erreicht ist. Ist das Druckniveau erreicht, muss dafür gesorgt werden, dass die Leistungsaufnahme des Luftpresser reduziert wird und keine unnötige Druckluft mehr erzeugt wird. Unnötig erzeugte Druckluft, die in die Umgebung geleitet wird, verschlechtert die Effizienz des Luftpressers.Air compressor units are used to compress gases, mostly air, which are to be used as a working medium for operating a wide variety of aggregates. During operation, compressed air or compressed air is provided by the air compressor and fed into a compressed air system until a compressed air tank is sufficiently filled, ie a predeterminable pressure level is reached. Once the pressure level has been reached, it must be ensured that the power consumption of the air compressor is reduced and no unnecessary compressed air is generated. Unnecessarily generated compressed air that is released into the environment reduces the efficiency of the air compressor.

Aus der DE 10 2013 001 147 A1 ist beispielsweise eine Kolbenverdichter mit einem Zusatzventil bekannt, welches zwischen Arbeitsraum und Einlassventil angeordnet ist. Beim Füllen des Druckluftsystems ist das Zusatzventil geschlossen. Die Öffnung erfolgt sobald der Systemdruck erreicht ist, indem Druckluft aus dem System zum Schalten des Zusatzventils in eine Offenstellung genutzt wird, so dass eine Verbindung zwischen Arbeitsraum und Umgebung freigegeben wird, so dass im Arbeitsraum keine Kompression mehr aufgebaut werden kann.From the DE 10 2013 001 147 A1 For example, a piston compressor with an additional valve is known, which is arranged between the working chamber and the inlet valve. When filling the compressed air system, the additional valve is closed. The opening takes place as soon as the system pressure is reached by using compressed air from the system to switch the additional valve to an open position, so that a connection between the working space and the environment is released, so that no more compression can be built up in the working space.

Die DE 10 2018 11 99 24 A1 offenbart dagegen einen Luftpresser mit einer Kupplung zwischen Antrieb und Kurbelwelle, um die Leistungsaufnahme des Luftpressers bei ausreichendem Druck im Druckluftsystem abzuschalten, damit keine unnötigen Leerlaufverluste entstehen.DE 10 2018 11 99 24 A1, on the other hand, discloses an air compressor with a coupling between the drive and the crankshaft in order to switch off the power consumption of the air compressor when the pressure in the compressed air system is sufficient, so that no unnecessary idling losses occur.

Die Aufgabe der Erfindung ist es eine weitere Reduzierung der Leerlaufverluste einer Luftpressereinheit zu ermöglichen.The object of the invention is to enable a further reduction in the no-load losses of an air compressor unit.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Luftpressereinheit entsprechend dem unabhängigen Anspruch gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.The object is achieved according to the invention by an air compressor unit according to the independent claim. Further advantageous embodiments of the present invention can be found in the dependent claims.

Es wird eine Luftpressereinheit, umfassend einen Luftpresser mit einem Gehäuse, vorgeschlagen, in dem zumindest abschnittsweise ein Kühlkanal eines Kühlers angeordnet ist, wobei der Luftpresser über einen Antrieb antreibbar ist, so dass im Förderbetrieb über einen Ansaugkanal Umgebungsluft angesaugt und über einen Auslasskanal verdichtete Luft bereitgestellt wird.An air compressor unit is proposed, comprising an air compressor with a housing, in which a cooling duct of a cooler is arranged at least in sections, wherein the air compressor can be driven via a drive, so that during delivery operation ambient air is sucked in via an intake duct and compressed air is provided via an outlet duct becomes.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Kühler der Luftpressereinheit über ein Ventil mit einem Kühlsystem koppelbar ist. Nur während der Förderphase ist eine Kühlung des Luftpressers notwendig. Eine Entkopplung des Kühlers reduziert die Leitungswiderstände, so dass die Pumpenleistung reduziert werden kann. Die Entkoppelung kann mit einer Nachlaufverzögerung erfolgen.According to the invention, it is proposed that the cooler of the air compressor unit can be coupled to a cooling system via a valve. Cooling of the air compressor is only necessary during the pumping phase. Decoupling the cooler reduces the line resistance so that the pump output can be reduced. The decoupling can take place with a follow-up delay.

In einer Ausführung kann das Ventil über einen Steuerkanal geschaltet werden. In einer ersten Ausführung kann eine Kupplung zwischen Luftpresser und Antrieb vorgesehen sein, wobei die Kupplung und das Ventil an den Steuerkanal angeschlossen sind, so dass eine parallele Schaltung von Kupplung und Ventil erfolgt, wenn über den Steuerkanal ein entsprechendes Signal gesendet wird.In one embodiment, the valve can be switched via a control channel. In a first embodiment, a clutch can be provided between the air compressor and the drive, with the clutch and the valve being connected to the control channel, so that the clutch and valve are switched in parallel when a corresponding signal is sent via the control channel.

Eine weiter Ausführung kann ein Ventil zwischen Luftpresser und Antrieb vorsehen, wobei die Kupplung und das Ventil an den Steuerkanal angeschlossen sind, so dass eine parallele Schaltung von Kupplung und Ventil erfolgt.A further embodiment can provide a valve between the air compressor and the drive, with the clutch and the valve being connected to the control channel, so that the clutch and valve are switched in parallel.

In den Ausführungen mit Kupplung oder Ventil kann der Steuerkanal ein Druckluftkanal sein, der an eine Steuereinheit (APU) angeschlossen ist. Die APU überwacht das Druckluftsystem und sorgt dafür, dass die Schaltung vom Förderbetrieb in den Nicht-Förderbetrieb möglichst effizient erfolgt.In the clutch or valved versions, the control passage may be a compressed air passage connected to a control unit (APU). The APU monitors the compressed air system and ensures that the switch from conveying operation to non-conveying operation is as efficient as possible.

Einer Variante der Ausführung mit Ventil ist es, wenn der Steuerkanal ein Druckluftkanal ist, der mit dem Auslasskanal gekoppelt ist. Dann erfolgt ab einer einstellbaren Druckschwelle ein Schaltdruck, durch den die Ventile oder das Ventil und die Kupplung automatisch geschaltet werden.A variant of the valved embodiment is when the control channel is a compressed air channel coupled to the outlet channel. A switching pressure then occurs from an adjustable pressure threshold, by which the valves or the valve and the clutch are automatically switched.

Alle Varianten von Ventilen und Kupplung können auch elektrisch betätigbar sein, wobei der Steuerkanal dann ein Kabel ist.All variants of valves and clutch can also be electrically actuated, with the control channel then being a cable.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:

1 Luftpressereinheit mit Kupplung
2 Luftpressereinheit mit fremd gesteuertem Entlastungsventil
3 Luftpressereinheit mit selbst gesteuertem Entlastungsventil

The invention is explained below with reference to figures. The figures show in detail:

1 Air compressor unit with clutch
2 Air compressor unit with externally controlled relief valve
3 Air compressor unit with self-controlled relief valve

Zu Vereinfachung der Darstellungen 1-3 wurden nur Symbole verwendet, die lediglich dazu geeignet sind, die Funktion der Erfindung zu erläutern. Die Anordnung in einen Produkt ist dem Fachmann bekannt.To simplify the representations 1-3 Only symbols that are only suitable for explaining the function of the invention have been used. The arrangement into a product is known to the person skilled in the art.

1 zeigt eine Luftpressereinheit 1 mit Kupplung 5. Die Kupplung ermöglicht eine Trennung zwischen Antrieb und Luftpresser, so dass keine Druckluft mehr bereitgestellt wird. Der Luftpresser umfasst ein Gehäuse mit einem integrierten Kühlkanal zur Kühlung der Kompressionskammer und/oder zur Kühlung der komprimierten Luft. Der Kühlkanal oder Kühler 4 ist an einem Kühlkreislauf des Fahrzeugs angeschlossen, wobei eine Pumpe vorgesehen ist, um das Kühlmedium durch diesen Kühlkreislauf zu pumpen. Der Energiebedarf dieser Pumpe steigt mit der Länge des Kühlkanals. 1 shows an air compressor unit 1 with a clutch 5. The clutch enables a separation between the drive and the air compressor, so that compressed air is no longer provided. The air compressor includes a housing with an integrated cooling channel for cooling the compression chamber and/or for cooling the compressed air. The cooling duct or radiator 4 is connected to a cooling circuit of the vehicle, with a pump being provided to pump the cooling medium through this cooling circuit. The energy requirement of this pump increases with the length of the cooling channel.

Dargestellt ist der Kompressor im Förderbetrieb, bei dem die Kupplung geschlossen ist und das Ventil 7 eingeschaltet ist, so dass der Kühlkreislauf 8 mit dem Kühlkanal des Kühlers 4 verbunden ist.The compressor is shown in delivery operation, in which the clutch is closed and the valve 7 is switched on, so that the cooling circuit 8 is connected to the cooling channel of the cooler 4 .

Zur Schaltung in den Nicht-Förderbetrieb wird über die Steuerleitung gleichzeitig die Kupplung getrennt und das Ventil über die Feder zurück in die Grundstellung geschaltet. Der Verdichter ist nun abgeschaltet und gleichzeitig ist der Kühler 4 vom Kühlkreislauf 8 getrennt.To switch to non-delivery mode, the clutch is simultaneously disconnected via the control line and the valve is switched back to the basic position via the spring. The compressor is now switched off and at the same time the cooler 4 is separated from the cooling circuit 8 .

2 zeigt eine Luftpressereinheit 1 mit fremd gesteuertem Entlastungsventil 12. In dieser Ausführung ist ein Leerlaufsystem wie in der DE 10 2013 001 147 A1 vorgesehen, wobei über die Steuerleitung der APU (Air Processing Unit ) gleichzeitig das Ventil 7 geschaltet wird, wobei in dieser Ausführung in der Grundstellung der Förderbetrieb aktiv ist und eine aktive Schaltung in den Nicht-Förderbetrieb erfolgt, bei dem der Kühler 4 vom Kühlsystem entkoppelt ist. 2 shows an air compressor unit 1 with an externally controlled relief valve 12. In this embodiment, an idle system as in FIG DE 10 2013 001 147 A1 provided, with the valve 7 being switched at the same time via the control line of the APU (air processing unit), with the delivery mode being active in this embodiment in the basic position and an active switching to the non-delivery mode taking place, in which the cooler 4 is decoupled from the cooling system is.

3 zeigt eine alternative Ausführung der Luftpressereinheit 1 mit selbst gesteuertem Entlastungsventil. Ein derartiges Entlastungsventil 13 ist bereits aus der EP1 650 434 A1 bekannt. Hier erfolgt eine Schaltung von Entlastungsventil 13 und des Ventils 7 sobald ein gewisser Differenzdruck erreicht wird, durch die die jeweiligen Federn einen Schaltstellungswechsel zulassen, also der Druck im Druckluftsystem ausreichend hoch ist. 3 shows an alternative embodiment of the air compressor unit 1 with a self-controlled relief valve. Such a relief valve 13 is already from EP1 650 434 A1 known. Here, the relief valve 13 and the valve 7 are switched as soon as a certain differential pressure is reached, which allows the respective springs to change the switching position, ie the pressure in the compressed air system is sufficiently high.

In allen Ausführungen kann das Ventil 7 innerhalb oder außerhalb des Gehäuses 14 angeordnet sein.In all versions, the valve 7 can be arranged inside or outside the housing 14 .

BezugszeichenlisteReference List

11: Luftpressereinheitair compressor unit
22: Verdichterstufecompression stage
33: Verdichterstufecompression stage
44: Kühlercooler
55: Kupplungcoupling
66: Steuerkanalcontrol channel
77: VentilValve
88th: Kühlmittelkreislaufcoolant circuit
99: Antriebdrive
1010: Ansaugkanalintake duct
1111: Auslasskanalexhaust port
1212: VentilValve
1313: VentilValve
1414: GehäuseHousing

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102013001147 A1 [0003, 0019]
EP 1650434 A1 [0020]

Claims

Air compressor unit (1) comprising an air compressor (2) with a housing (14) in which a cooling duct of a cooler 4 is arranged at least in sections, wherein the air compressor (2) can be driven via a drive, so that during conveying operation ambient air is released via an intake duct (10). is sucked in and compressed air is made available via an outlet duct (11), characterized in that the cooler (4) of the air compressor unit (1) can be coupled to a cooling system (8) via a valve (7).

Air compressor unit (1) after claim 1 , characterized in that the valve (7) can be switched via a control channel (6).

Air compressor unit (1) after claim 2 , characterized in that a clutch (5) is provided between the air compressor (2) and the drive, the clutch (5) and the valve (7) being connected to the control channel (6), so that a parallel connection of the clutch (5 ) and valve (7).

Air compressor unit (1) after claim 2 , characterized in that a valve (12, 13) is provided between the air compressor (2) and the drive, the clutch (5) and the valve (7) being connected to the control channel (6), so that a parallel connection of the clutch (5) and valve (7) takes place.

Air compressor unit (1) after claim 3 or 4 , characterized in that the control channel (6) is a compressed air channel which is connected to a control unit (APU).

Air compressor unit (1) after claim 3 or 4 , characterized in that the control channel (6) is a compressed air channel which is coupled to the outlet channel (11).

Air compressor unit (1) after claim 3 or 4 , characterized in that the valve (12,13) or the clutch (5) can be actuated electrically and the control channel (6) is a cable.